CN114729440A - 复合基板及其制造方法、以及电路基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

复合基板100依次具备陶瓷板10；金属层21，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；以及喷镀层22，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种，其中，在金属层21与喷镀层22之间，散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。

Description

复合基板及其制造方法、以及电路基板及其制造方法
技术领域
本发明涉及复合基板及其制造方法、以及电路基板及其制造方法。
背景技术
近年来，在马达等产业设备和电动汽车等产品中使用大电力控制用的功率模块。在这样的功率模块中，为了使从半导体元件产生的热高效地扩散，已经使用了具备具有高导热性的陶瓷板的电路基板等。
在电路基板的金属电路部分中，由于也存在高电压和高电流流动的情况，所以主要使用铜。但是，由于因使用时的环境变化和开关产生的热等而导致反复受到热冲击，因此，由于铜与陶瓷的热膨胀率之差所引起的热应力，有时导致铜电路从陶瓷板剥离。因此，已知有在陶瓷板与铜电路之间设置容易塑性变形的铝层来缓和热应力的技术。在这种状况下，专利文献1中提出有如下技术：在铝构件与铜构件之间的接合层形成金属间化合物层和共晶层，抑制接合层中的裂纹的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-87608号公报
发明内容
发明所要解决的课题
金属间化合物具有硬且脆的特性。因此，如果将金属间化合物形成为层状，则有在反复进行加热和冷却的热循环的条件下成为裂纹产生的主要原因的风险。
因此，在本发明中，提供对热循环的耐久性优异并且具有高导电性的复合基板和电路基板。另外，在本发明中，提供能够制造对热循环的耐久性优异并且具有高导电性的复合基板和电路基板的复合基板和电路基板的制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面涉及的复合基板依次具备：陶瓷板；金属层，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；以及喷镀层，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种，其中，在金属层与喷镀层之间，散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。
上述复合基板由于在金属层与喷镀层之间散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物，所以金属层与喷镀层牢固地接合，具有高导电性。另外，由于金属间化合物是散布的而不是形成为层状，所以能够抑制伴随着热循环的裂纹的产生，能够提高对热循环的耐久性。
在对沿金属层与喷镀层的层叠方向切断时的切断面进行观察时，上述复合基板可以在金属层与喷镀层之间具有金属层与喷镀层直接接触的接触部、和夹设有金属间化合物的夹设部。由此，能够以更高的水平兼顾金属层与喷镀层的接合强度、和对于热循环的耐久性。
上述金属间化合物可以包含选自由Cu9Al4、CuAl和CuAl2组成的组中的至少一种。由此，能够以更高的水平兼顾金属层与喷镀层的接合强度、和对于热循环的耐久性。
在对沿金属层与喷镀层的层叠方向切断时的切断面进行观察时，沿喷镀层的金属层侧的边界线的金属间化合物的长度可以为15μm以下。另外，在观察上述切断面时，以喷镀层的金属层侧的边界线的长度为基准的、金属间化合物对喷镀层的被覆率可以为75％以下。这样的复合基板能够充分提高对于热循环的耐久性。
本发明的一个方面涉及的电路基板具备陶瓷板和位于陶瓷板上的导体部，从陶瓷板侧起，导体部依次具备：金属层，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；以及喷镀层，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种，其中，在金属层与喷镀层之间，散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。
上述电路基板中的导体部由于在金属层与喷镀层之间散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物，因此金属层与喷镀层牢固地接合，具有高导电性。另外，由于金属间化合物是散布的而不是形成为层状，所以能够抑制伴随着热循环的裂纹的产生，能够提高对于热循环的耐久性。
本发明的一个方面涉及的复合基板的制造方法，其包括：向设置于陶瓷板上的包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的金属层的表面吹喷金属粒子而形成前体膜的工序，所述金属粒子包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种；以及对前体膜进行加热而得到喷镀层，并且以散布在金属层与喷镀层之间的方式生成金属间化合物的加热工序。
在上述复合基板的制造方法中，对前体膜进行加热，在金属层与喷镀层之间以散布的方式生成具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。由于将前体膜加热至金属间化合物散布存在的程度，所以能够得到加工固化被充分缓和的喷镀层。像这样加工固化得到缓和的喷镀层具有高导电性。另外，由于金属间化合物并非以层状生成而是以散布的方式生成，所以能够抑制伴随着热循环的裂纹的产生，提高对于热循环的耐久性。
本发明的一个方面涉及的电路基板的制造方法包括：向设置于陶瓷板上的包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的金属层的表面吹喷金属粒子而形成前体膜的工序，该金属粒子包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种；以及对前体膜进行加热而得到喷镀层，并且以散布在金属层与喷镀层之间的方式生成金属间化合物，在陶瓷板上形成具有规定图案的导体部的加热工序。
在上述电路基板的制造方法中，对前体膜进行加热，在金属层与喷镀层之间以散布的方式生成具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物，而形成导体部。由于将前体膜加热至金属间化合物散布存在的程度，因而可以得到加工固化被充分缓和的喷镀层。如此加工固化得到缓和的喷镀层具有高导电性。另外，由于金属间化合物是散布的而不是形成为层状，所以能够抑制伴随着热循环的裂纹的产生，提高对于热循环的耐久性。
发明效果
根据本发明，能够提供对于热循环的耐久性优异、并且具有高导电性的复合基板和电路基板。另外，在本发明中，能够提供可制造对于热循环的耐久性优异并且具有高导电性的复合基板和电路基板的复合基板和电路基板的制造方法。
附图说明
图1是示出一个实施方式涉及的复合基板的截面图。
图2是示出一个实施方式涉及的电路基板的俯视图。
图3是放大示出一个实施方式涉及的复合基板(电路基板)的截面的一部分的放大截面图。
图4是示出第1前体膜和第2前体膜的成膜中使用的粉体喷涂装置的一个例子的图。
图5是示出实施例1的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
图6是示出实施例3的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
图7是示出比较例1的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
图8是示出比较例2的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
图9是示出比较例3的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
图10是示出比较例4的电路基板的切断面的扫描型电子显微镜的照片。
具体实施方式
以下，根据情况，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。但是，以下的实施方式是用于说明本发明的例示，并非旨在将本发明限定于以下的内容。在说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，根据情况省略重复的说明。另外，只要没有特别说明，则上下左右等位置关系为基于附图所示的位置关系。此外，各要素的尺寸比率不限于图示的比率。
图1是一个实施方式涉及的复合基板100的沿金属层和喷镀层的层叠方向的截面图。图1所示的复合基板100具备陶瓷板10和夹着陶瓷板10的一对层叠部20。从陶瓷板10侧起，层叠部20依次具备：金属层21，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；以及喷镀层22，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种。图1示出了沿金属层21和喷镀层22的层叠方向的切断面。
层叠部20的一方或双方可以是具有规定图案的导体部(金属电路)。在该情况下，复合基板100成为电路基板。导体部中例如经由银接合层接合半导体元件而形成电路。
作为陶瓷板10，可以由通常的陶瓷构成。作为陶瓷，例如可举出氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)和氧化铝(Al2O3)等。从维持优异的绝缘性且实现提高对于热循环的耐久性和薄型化的观点出发，陶瓷板10的厚度例如可以为0.2～1.0mm。
金属层21具有将复合基板100的导热性维持得高、并且降低因陶瓷板10与喷镀层22的热膨胀率之差而在热循环时产生的热应力的功能。为了充分发挥这样的功能，金属层21可以包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种作为主成分。作为铝合金，可举出铝-镁合金、和铝-锂合金等。在此，“主成分”是指相对于金属层21的整体的含量为90质量％以上的成分。从充分降低热循环时产生的热应力且实现薄型化的观点出发，金属层21的厚度例如可以为0.05～1mm。
金属层21可以是通过在陶瓷板10的主面上涂布钎料并接合金属板而形成的金属层，也可以是通过对陶瓷板10的主面喷镀金属粒子并进行加热处理而形成的喷镀层。如果是喷镀层，则可以不使用钎料而在陶瓷板10的主面上形成金属层21。如果在喷镀时使用掩模，则能够在不进行蚀刻的情况下形成具有规定图案的导体部。
从将复合基板100的导热性维持得高、并且充分提高电导率的观点出发，喷镀层22可以包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种作为主成分。作为铜合金的例子，可举出铜-磷合金、和铜-钼合金等。在此，“主成分”是指相对于喷镀层22整体的含量为90质量％以上的成分。从充分提高导电性和导热性且实现提高对于热循环的耐久性和薄型化的观点出发，喷镀层22的厚度例如可以为0.1～3mm。
喷镀层22是通过对陶瓷板10的主面喷镀金属粒子并进行加热处理而形成的。喷镀层22可以不使用钎料而形成在金属层21的主面上。如果在喷镀时使用掩模材料，则可以在不进行蚀刻的情况下形成具有规定图案的导体部。
图2是一个实施方式的电路基板200的立体图。电路基板200具备陶瓷板10和设置于陶瓷板10的一个主面10A上的多个导体部20A。多个导体部20A的形状可以全部相同，如图2所示，也可以包含不同形状的导体部。导体部20A从陶瓷板10侧起依次具有金属层21和喷镀层22。即，导体部20A具有与图1的层叠部20同样的层叠结构。电路基板200在陶瓷板10的另一个主面也同样地具备多个导体部20A。在变形例中，可以仅在一个主面具备一个或多个导体部20A。
图3是放大示出复合基板100(电路基板200)的沿金属层21和喷镀层22的层叠方向的截面的一部分的放大截面图。图3示出了复合基板100(电路基板200)中的一个金属层21以及与其邻接的陶瓷板10和喷镀层22的一部分。金属间化合物30沿喷镀层22的与金属层21侧的边界线L散布。金属间化合物30具有铜和铝作为构成元素。具体而言，包含选自由Cu9Al4、CuAl和CuAl2组成的组中的至少一种。金属间化合物30的鉴定可以通过X射线衍射来进行。
在复合基板100(电路基板200)中，在金属层21与喷镀层22之间散布有金属间化合物30。在金属层21与喷镀层22之间形成有金属层21与喷镀层22直接接触的接触部40、以及在金属层21与喷镀层22之间夹设有金属间化合物30的夹设部42。
由于夹设部42中的金属间化合物30具有铜和铝作为构成元素，所以与金属层21和喷镀层22这两者的融合性良好，具有将两者牢固接合的功能。由此，能够提高金属层21与喷镀层22之间的导电性。另外，由于接触部40承担与热循环所引起的热应力相伴的变形，所以能够抑制热应力集中于夹设部42中的金属间化合物30。这样，能够抑制通常硬且脆的金属间化合物产生裂纹，提高对于热循环的耐久性。
在观察图3所示的切断面时，沿喷镀层22的金属层21侧的边界线L的金属间化合物30(夹设部42)的长度小于25μm。沿边界线L的金属间化合物30的长度可以通过以下的步骤进行测定。使用金刚石切割器或带锯等切断复合基板，用金刚石磨粒等进行研磨，得到如图3所示的切断面。用扫描型电子显微镜(SEM)观察该切断面，拍摄3000倍的放大图像的照片。将该照片中映出的喷镀层22的金属层21侧的外缘设为边界线L，测定沿该边界线L的金属间化合物30的长度。长度可以通过沿边界线L例如配置绳，根据金属间化合物30的部分的绳的长度和照片的放大倍率算出。测定使用在上述切断面中任意选择且在相互不同的5处区域中拍摄的照片来进行。在本发明中，如此测定的长度为25μm以上的金属间化合物被认为是层状的。
本发明中的“散布有金属间化合物”是指，在上述5处区域中拍摄的SEM照片中，金属间化合物30的沿边界线L的长度的最大值小于25μm。即，是指在上述5处区域中拍摄的SEM照片中，作为金属间化合物30，仅包含沿边界线L的长度小于25μm的金属间化合物。在上述5处区域中拍摄的SEM照片中，从进一步提高对于热循环的耐久性的观点出发，沿边界线L的金属间化合物30的长度可以为20μm以下，也可以为15μm以下。由此，可以进一步抑制应力集中于金属间化合物30，能够充分提高对于热循环的耐久性。从制成加工固化被充分缓和的喷镀层22的观点出发，沿上述边界线L的金属间化合物30的长度可以为2μm以上，也可以为5μm以上。
在观察上述切断面时，以喷镀层22的金属层21侧的边界线L的长度为基准的、金属间化合物对喷镀层22的被覆率可以为75％以下，也可以小于50％。由此，在边界线L处喷镀层22与金属层21直接接触的接触部40的比例变高，能够进一步抑制热循环时热应力集中于金属间化合物30。因此，能够充分提高对于热循环的耐久性。从充分缓和喷镀层22的加工固化的观点以及使金属层21与喷镀层22更牢固地接合的观点出发，上述被覆率可以为10％以上，也可以为30％以上。
上述被覆率可以与金属间化合物30的长度的测定同样地，使用3000倍的放大图像的照片和绳来进行。即，沿边界线L例如配置绳，测定边界线L的整体的长度(L0)和在照片中映出的金属间化合物30(夹设部42)的部分的绳的长度(L1)。在存在多个金属间化合物30的情况下，长度(L1)为沿各金属间化合物30的边界线L的长度的合计值。测定是使用在上述切断面中任意选择的5处区域中拍摄的照片来进行的。使用各个照片进行(L1/L0)×100的计算，将该计算值的平均值作为本发明中的被覆率。
复合基板100的制造方法的一个例子包括：
将包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的第1金属粒子与非活性气体一起吹喷至陶瓷板10的主面而形成第1前体膜的工序；
在非活性气体气氛下对第1前体膜进行加热而形成金属层21的工序；
向设置于陶瓷板10上的金属层21的表面吹喷包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种的第2金属粒子而形成第2前体膜的工序；以及
对第2前体膜进行加热而得到喷镀层22，并且以散布于金属层21与喷镀层22之间的方式生成金属间化合物30的加热工序。
在该例子中，通过喷镀形成金属层21和喷镀层22这两者。这些层的形成可以使用粉体喷涂装置。具体而言，首先，使用粉体喷涂装置向陶瓷板10的主面吹喷第1金属粒子。由此，在陶瓷板10的主面上形成第1前体膜。此时，可以在一个主面上形成第1前体膜，然后在另一个主面上形成第1前体膜。在制造仅在陶瓷板10的一个主面上具有层叠部20的复合基板的情况下，仅在一面主面上形成第1前体膜即可。
第1金属粒子可以是铝粒子，也可以是铝-镁合金粒子和铝-锂合金粒子等包含其他金属元素的铝合金粒子。如果使用含有镁和锂这样的氧亲和性比铝高的金属元素的铝合金粒子，则在成膜后的加热时，镁或锂等金属元素与陶瓷板的表面的氧化物发生反应，存在它们牢固地接合的趋势。从进一步提高对于热循环的耐久性的观点出发，第1金属粒子中的镁、锂等金属元素的含量相对于第1金属粒子整体可以为6.0质量％以下。
形成于陶瓷板上的第1前体膜在非活性气体气氛下被加热而成为金属层21。此时的加热温度可以为400～600℃。通过在400℃以上的温度的条件下对第1前体膜进行加热，从而铝与陶瓷板10的表面的氧化物的反应充分进行。由此，能够牢固地接合金属层21和陶瓷板10。另外，通过在600℃以下的温度的条件下对第1前体膜进行加热处理，能够降低第1前体膜软化所带来的影响。
在本例中，通过喷镀形成金属层21，但并不限于此。例如，可以准备包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的金属板，使用钎料将其接合而在陶瓷板10上设置金属层21。在该情况下，为了在陶瓷板10上形成规定图案的导体部，有时需要对金属层21进行蚀刻。
在喷镀的情况下，通过配置覆盖陶瓷板10的主面的一部分的掩模材料，能够在陶瓷板10上形成具有图案(电路图案)的金属层21。如果是该方法，则不进行成膜后的蚀刻那样的追加的工序就能够容易地形成形状精度高的导体部。
在形成金属层21后，通过喷镀在金属层21的主面上形成喷镀层22。喷镀层22的形成例如按照以下的步骤进行。向金属层21的与陶瓷板10侧呈相反侧的主面吹喷第2金属粒子，而形成第2前体膜。作为第2金属粒子，可举出铜粒子、铜-磷合金粒子和铜-钼合金粒子等。第2金属粒子中的铜以外的金属元素的含量相对于第2金属粒子整体可以为6.0质量％以下。
喷镀层22是通过在非活性气体气氛下对形成于金属层21的主面上的第2前体膜进行加热而形成的。此时的第2前体膜的加热温度可以为250～300℃，也可以为250～290℃。如果加热处理温度变得过高，则金属间化合物30容易形成为层状，存在对于热循环的耐久性降低的趋势。另一方面，如果加热处理温度低过，则无法充分缓和喷镀层22中的加工固化，存在有损优异的导电性的趋势。另外，存在金属间化合物30的生成量变少的趋势。
第2前体膜在上述加热温度下的加热时间可以为5分钟～1小时。如果加热时间过短，则无法充分缓和喷镀层22的加工固化，存在有损优异的导电性的趋势。另外，存在金属间化合物30的生成量变少的趋势。另一方面，如果加热时间过长，则金属间化合物30容易形成为层状，存在对于热循环的耐久性降低的趋势。需要说明的是，通过改变第2前体膜的加热温度和加热时间，能够调节金属间化合物30对喷镀层22的被覆率、以及沿边界线L的金属间化合物30的长度。
在将第2前体成膜时，通过使用与将第1前体成膜时同样的掩模材料，能够形成具有与金属层21同样的图案(电路图案)的喷镀层22。如果是该方法，则不进行成膜后的蚀刻那样的追加的工序就可以容易地形成形状精度高的导体部。这样，可以制造在陶瓷板10上具有导体部的电路基板。需要说明的是，喷镀层22可以形成为比金属层21小一圈。
图4是表示第1前体膜和第2前体膜的成膜中使用的粉体喷涂装置的一个例子的图。粉体喷涂装置50具备气体供给部54、加热器56、粒子供给部57、锥型喷枪的喷嘴51和将它们连结的配管。在气体供给部54的下游侧设置有第1压力调节部55a。在第1压力调节部55a的下游侧，配管分支成2个。在分支的2个配管中的一方依次连接有第2压力调节部55b和加热器56，在分支的2个配管中的另一方依次连接有第3压力调节部55c和粒子供给部57。加热器56和粒子供给部57经由配管与喷嘴51连接。
气体供给部54供给作为工作气体而发挥功能的非活性气体。非活性气体例如可以为氦气、氮气、或它们的混合气体。从气体供给部54供给的工作气体的一部分通过第2压力调节部55b来调节压力之，然后根据需要通过加热器56进行加热。加热温度在形成第1前体膜时例如可以为10～270℃。形成第2前体膜时，例如可以为10～650℃。然后，经加热的工作气体被供给至喷枪的喷嘴51。从气体供给部54供给的工作气体的其他部分在通过第3压力调节部55c调整了压力，然后供给至粒子供给部57。从粒子供给部57向喷枪的喷嘴51供给工作气体和成膜用的金属粒子。
喷嘴51的入口51a处的工作气体的表压可以为1.5～5.0MPa。加热器56的加热温度通常设定为比成膜的金属粒子的熔点或软化点低。
供给至喷枪的喷嘴51的第1金属粒子或第2金属粒子和工作气体通过尖细的部分而被压缩，在其下游侧的逐渐扩展的部分一下子膨胀而被加速。金属粒子在被加热至规定的温度并且被加速至规定的速度后，从喷嘴51的出口喷出。从喷嘴51喷出的第1金属粒子或第2金属粒子被吹喷到陶瓷板10的主面。由此，第1金属粒子和第2金属粒子分别以固相状态一边碰撞一边堆积于陶瓷板10的主面和金属层21的表面，形成第1前体膜和第2前体膜。在图4中，示出了成膜于陶瓷板10的主面的第1前体膜21a。
通过上述的制造方法，能够得到复合基板100，该复合基板100具有陶瓷板10、和在其两个主面上从陶瓷板10侧起依次具备金属层21和喷镀层22的层叠部20，在金属层21与喷镀层22之间散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物30。有关上述复合基板100的说明内容也可以适用于复合基板100的制造方法。
电路基板的制造方法的一个例子可以包括通过蚀刻将由上述的制造方法得到的复合基板100的层叠部20图案化而形成导体部的工序。在另一例中，可以通过在将第1前体膜和第2前体膜成膜时使用掩模材料，从而在不进行蚀刻的情况下在陶瓷板10的两个主面上形成导体部来制造。在该情况下，对于电路基板的制造方法而言，在上述复合基板的制造方法中的形成第1前体膜和第2前体膜的各个工序中，使用掩模材料来分别形成具有规定的图案形状的第1前体膜和第2前体膜即可。关于其他方面，可以与复合基板同样地进行制造。
在上述的复合基板100和电路基板200的制造方法中，以具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物30散布的方式对第2前体膜进行加热。因此，能够得到加工固化得到了缓和的喷镀层22。这样的喷镀层22具有优异的导电性。另外，金属间化合物30并非以层状生成而是以散布的方式生成，因此能够抑制伴随着热循环的裂纹的产生，提高对于热循环的耐久性。因此，使用了复合基板100和电路基板200的功率模块的可靠性优异。另外，散布的金属间化合物30能够使金属层21与喷镀层22的接合牢固而提高导电性。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明不受上述实施方式任何限定。例如，并非必须在陶瓷板10的两个主面设置层叠部20(导体部20A)，例如，可以仅在陶瓷板10的一个主面设置层叠部20(导体部20A)。另外，夹着陶瓷板10的一对层叠部20(导体部20A)中的金属层21和喷镀层22的厚度、形状和组成中的至少一者可以互不相同。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明的内容。但是，本发明不限定于以下的实施例。
[实施例1]
(电路基板的制作)
作为陶瓷板，准备氮化铝(AIN)制的基板(尺寸：纵×横×厚度＝60mm×50mm×0.635mm，三点弯曲强度：500MPa，热导率：150W/mK，纯度：95％以上)。
将基板的主面的一部分用铁制的掩模材料掩蔽。利用粉体喷涂装置将铝粒子(高纯度化学研究所公司制的气雾化粉，中值粒径：24μm)吹喷至掩蔽的主面，形成铝膜(第1前体膜)。就铝膜的成膜条件而言，使用氮气作为工作气体，将工作气体的加热温度设为20℃，将喷枪的喷嘴入口处的工作气体的压力设为1.5MPa。
对所形成的铝膜实施在氮气氛下、于500℃保持3小时的加热处理，得到具有0.2mm厚度的铝制的金属层。
接下来，将金属层的一部分用铁制的掩模材料掩蔽。通过粉体喷涂装置将铜粒子(福田金属箔粉工业株式会公司制，水雾化粉，中值粒径：17μm)吹喷至金属层的表面，在金属层的表面上形成铜膜(第2前体膜)。关于铜膜的成膜条件，使用氮气作为工作气体，将工作气体的加热温度设为350℃、将喷枪的喷嘴入口处的工作气体的压力设为3MPa。
对所形成的铜膜实施在氮气氛下、于280℃保持10分钟的加热处理，得到具有0.4mm的厚度的铜制的喷镀层。喷镀层形成为纵和横的长度比金属层小约50μm。
按照上述的步骤在陶瓷板的两个主面上依次形成金属层和喷镀层，得到具备在陶瓷板的两个主面上、从陶瓷板侧起具有金属层和喷镀层的导体部的实施例1的电路基板。
(电路基板的评价)
＜基于SEM观察的评价＞
使用金刚石切割器沿金属层和喷镀层的层叠方向切断电路基板，用金刚石磨粒进行研磨，制成SEM观察用的切断面。用SEM观察切断面，确认了金属层与喷镀层之间的金属间化合物的形态。结果如表1所示。图5是表示实施例1的电路基板的切断面的SEM照片。
在相互不同的5处位置拍摄图5那样的SEM照片(倍率：3000倍)。在这些SEM照片中，求出沿喷镀层的金属层侧的边界线L的金属间化合物的长度的最大值。另外，在各SEM照片中，使用绳测定了喷镀层的金属层侧的边界线L的长度(L0)和沿边界线L的金属间化合物的长度的合计值(L1)。在各个照片中，进行(L1/L0)×100的计算，求出该计算值的平均值作为被覆率。结果如表1所示。
＜电导率的测定＞
通过涡流法进行导体部的电导率测定。测定使用数字电导率计(Ge Sensing&Inspection Technologies公司制，商品名：AutoSigma3000)进行。结果如表1所示。
＜维氏硬度的测定＞
测定喷镀层的表面的维氏硬度。测定使用动态超微小硬度计(株式会社岛津制作所制，商品名：DUH211)来进行。结果如表1所示。
＜热循环试验＞
将“在180℃的环境中放置30分钟后，在-45℃的环境中放置30分钟”作为1个循环，实施1000个循环的热循环试验。热循环试验之后，与上述的“基于SEM观察的评价”同样地进行SEM观察，检查有无金属层和喷镀层的剥离等。SEM观察的结果，将未检查到剥离的情况评价为“A”，将检查到剥离的情况评价为“B”。结果如表1所示。
[实施例2]、[实施例3]、[比较例1]～[比较例3]
如表1所示地变更氮气氛下的铜膜的加热温度和加热时间，除此以外，与实施例1同样地制作电路基板，进行各评价。各评价的结果如表1所示。
[比较例4]
不进行铜膜的加热处理，除此以外，与实施例1同样地制作电路基板，进行各评价。各评价的结果如表1所示。
图6是示出实施例3的电路基板的切断面的SEM照片。图7是示出比较例1的电路基板的切断面的SEM照片。图8是示出比较例2的电路基板的切断面的SEM照片。图9是示出比较例3的电路基板的切断面的SEM照片。图10是示出比较例4的电路基板的切断面的SEM照片。在各实施例的电路基板中，确认到金属间化合物30散布在喷镀层22与金属层21之间。另一方面，在比较例1～3的电路基板中，不能说是金属间化合物130散布于喷镀层122与金属层121之间，而是成为了层状。
[表1]
Figure BDA0003643379030000151
各实施例的电路基板的导体部具有优异的导电性。另外，根据维氏硬度的结果，确认了在各实施例中，喷镀层的加工固化被充分缓和。另一方面，确认了与实施例1～3相比，金属间化合物形成为层状的比较例1～3的热循环的耐久性差。另外，在金属层与喷镀层之间未散布金属间化合物的比较例4的电路基板的导电性低。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供对于热循环的耐久性优异并且具有高导电性的复合基板和电路基板。
附图标记说明
10…陶瓷板，10A…主面，20…层叠部，20A…导体部，21…金属层，21a…第1前体膜，22…喷镀层，30…金属间化合物，40…接触部，42…夹设部，50…粉体喷涂装置，51…喷嘴，51a…入口，54…气体供给部，55a…第1压力调节部，55b…第2压力调节部，55c…第3压力调节部，56…加热器，57…粒子供给部，100…复合基板，200…电路基板。

Claims (8)

1.复合基板，其依次具备：
陶瓷板；
金属层，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；以及
喷镀层，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种，
其中，在所述金属层与所述喷镀层之间，散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其中，在对沿所述金属层与所述喷镀层的层叠方向切断时的切断面进行观察时，在所述金属层与所述喷镀层之间具有所述金属层与所述喷镀层直接接触的接触部、和夹设有所述金属间化合物的夹设部。
3.根据权利要求1或2所述的复合基板，其中，所述金属间化合物包含选自由Cu9Al4、CuAl和CuAl2组成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合基板，其中，在对沿所述金属层与所述喷镀层的层叠方向切断时的切断面进行观察时，沿所述喷镀层的所述金属层侧的边界线的所述金属间化合物的长度为15μm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的复合基板，其中，在对沿所述金属层与所述喷镀层的层叠方向切断时的切断面进行观察时，以所述喷镀层的所述金属层侧的边界线的长度为基准的、所述金属间化合物对所述喷镀层的被覆率为75％以下。
6.电路基板，其具备陶瓷板和位于所述陶瓷板上的导体部，
从所述陶瓷板侧起，所述导体部依次具备：金属层，其包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种；和喷镀层，其包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种，
其中，在所述金属层与所述喷镀层之间，散布有具有铜和铝作为构成元素的金属间化合物。
7.复合基板的制造方法，其包括：
向设置于陶瓷板上的包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的金属层的表面吹喷金属粒子而形成前体膜的工序，所述金属粒子包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种；以及
对所述前体膜进行加热而得到喷镀层，并且以散布于所述金属层与所述喷镀层之间的方式生成金属间化合物的加热工序。
8.电路基板的制造方法，其包括：
向设置于陶瓷板上的包含选自由铝和铝合金组成的组中的至少一种的金属层的表面吹喷金属粒子而形成前体膜的工序，所述金属粒子包含选自由铜和铜合金组成的组中的至少一种；以及
对所述前体膜进行加热而得到喷镀层，并且以散布于所述金属层与所述喷镀层之间的方式生成金属间化合物，在所述陶瓷板上形成具有规定图案的导体部的加热工序。
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